CN102055080B - 用于电气装置中多路连接的组件 - Google Patents

Abstract

用于电气装置中多路连接的端子组件(100)，包括具有弹性部分(12)和基底部件的防护板(10)，基底部件在表面上设置有夹持轮廓。紧固装置(105)稳固在夹具(103)内，其圆柱形或非螺纹的尖部与防护板(10)的基底部分相接触，并且，紧固装置(105)穿过防护板(10)的配合板的孔，防护板以使防护板(10)的弹性部分(12)与夹具(103)分开而面对的方式被引入夹具(103)的通道中。紧固装置(105)被紧固在夹具上以向下压防护板(10)，使得夹具(103)的通道按照导电件的尺寸的变化而被调节。该组件提供最高的可靠性和灵活性来为多个导电件的插入取得一致和更大的空间。

Description

用于电气装置中多路连接的组件

技术领域

本发明涉及导电件到电气装置例如断路器的连接这一领域。本发明具体地涉及用于电气装置中多路连接的组件。

背景技术

许多电气应用(electrical applications)需要多路连接端子(multipleconnection terminal)结构来提供例如电缆、母线(busbar)、电气接线等的多个导电件的容纳(lodging)和夹紧(clamping)。具体地，它适合用于电气装置(例如断路器)中多个导电件到端子组件的连接。大多数现有的用于夹紧导电件的系统，可用的是单通道端子(single tunnel terminal)和双连接端子(bi-connect terminal)。

在单通道端子结构中，螺钉始终被布置在固定连接件(fixed connector)的上方，并且在螺钉的拧紧(tightening)过程中夹具(clamp)向上移动来紧固该连接：对于各种连接组合，螺钉保持在相同的位置。FR2612340描述了一种用于带绝缘壳体(housing)的模块化电气装置的多路连接端子，其中，设置有夹紧螺钉(clamping screw)的金属保持架(metallic cage)用来容纳被插入在固定接触垫(fixed contact pad)的任一侧的电缆和母线。EP59939也描述了一种用于容纳多个不同的导电件(conductor)，特别是电缆和母线，的框架形状的端子。U形的附加的金属夹具(metallic clamp)和螺钉与布置在框架的两侧面之间的螺母配合。这些常规的方法显露出有连接松动现象的缺点，此缺点降低了多个导电件与夹具之间的电接触的质量。并且，这种固定方式的连接不灵活，因为母线总是首先被布置，然后电缆布置在母线的下方处于同一壳体中(这种组合反过来会有问题，因为电缆的尺寸是基于负载的应用而变化的，所以这样做使母线可能在紧固过程中被损坏)。

图1A中示出了一种布置在断路器的壳体2中的双通道端子1。导电件被放置在设置有通道4的端子组件1的保持架或夹具3中。螺钉5被插入夹具3内来紧固导电件6。根据上部容纳4a中所做的连接，螺钉5因上部容腔(upper lodging)中的可用的自由空间而向下运动，接着，根据下部容腔4b中所做的连接，螺钉5因下部容腔(lower lodging)中的剩余的可用的自由空间而向上运动，从而确保连接的紧固和在螺钉旋出(unscrewing)的过程中夹具3回到它的位置。这样，在双通道结构中，螺钉5的位置对于在夹具3的上部和下部容腔4中所做的不同的连接组合而不同。但是，由于螺钉5没有任何支承，因此螺钉5在完全分离(disengage)状态下可能跌落出夹具3。因此，如图1B所示，断路器常设置有常规的连接件卡夹(connecter clip)7，用来将螺钉5保持于夹具3。

由于这样的设计，这些常规的组件会耗用空间，导致给导电件的插入空间最小化。因此，这类端子组件不能可靠地适应导电件的多种组合和专用于根据用户需要的特定组合(例如，一条电缆+一条母线)。并且，大部分的常规结构为具有具体尺寸的导电件而设计。尤其是，由于常规的连接件卡夹7的高度是固定的(constant)，因此它应该被设计成适当的尺寸：太短，将使螺钉5在旋出过程中无法从夹具3完全分离；太长，将使螺钉头部在被完全拧紧状态下从常规的连接件卡夹7分离，导致卡夹7与螺钉头部的不适当的进一步接合(engagement)。此外，双通道结构被设计用来利用上部容腔容量(upper lodging capability)4a的最大空间，但是该空间仍部分地被螺钉5占用。因此，它的主要的缺点是：不能灵活地适应于不同容量和尺寸的导电件，也无法在多个导电件与固定连接件之间提供一致的夹持(uniformgripping)，因而导致较高的电压降。

为了优化用户要求，需要提供各种连接端子结构来适应于导电件的这种多组合。而这影响到电气装置的模块性，并且要求复杂和昂贵的布置，导致制造精细、成本高、体积大。并且，有头螺钉(headed screw)5在卡夹7上的安装需要组件内部的空隙(clearance)，从而引起稍微倾斜的可能，因此，与不同尺寸电缆的多路连接的直接紧固(right tightening)可能导致常规的连接件卡夹7的损坏。此外，一些常规的方法无法提供进入安全防护(ingresssafety protection)。因此，人们期望提供一种用于电气装置中多路连接端子的组件，其能够克服所有上述缺点和局限。

发明内容

本发明的一个目的是，提供一种用于电气装置中多路连接端子的组件，其能够为多个导电件的插入提供最高的可靠性和灵活性来取得一致的和更大的空间。

本发明的另一个目的是，提供一种用于电气装置中多路连接端子的组件，其能够提供一致的夹持而不论导电件的尺寸。

本发明的又一个目的是，提供一种用于电气装置中多路连接端子的组件，其能够增强在导电件之间的电接触。

本发明的再一目的是，提供一种用于电气装置中多路连接端子的组件，其有助于不同横截面的导电件的有效紧固而无需使用任何附加的附件。

本发明的还有一个目的是，提供一种用于电气装置中多路连接端子的组件，其简单、成本有效、并且被集成为单个部件。

本发明涉及一种端子组件和电气装置，其实现上述这些目的和由所附权利要求所限定。

根据一个优选实施例，本发明涉及一种用于电气装置中多路连接端子的组件，其包括防护板(protection plate)，该防护板布置有在两端的弹性部分和在表面上的开口。金属部件在表面上构造有夹持轮廓(gripping profile)的，并且该金属部件以插入模注塑(insert-molded)或者与防护板压配合(pressfitted)。夹具形成有通孔和用于容纳(receiving)和稳固(securing)多个导电件的壳体。紧固装置被稳固为对着夹具中的通孔，并且具有圆柱形的或者非螺纹的尖部来穿过防护板中的开口而与金属部件相接触。固定连接件布置在夹具的壳体内部，从而夹具的壳体被分为上部(upper)和下部壳体部分(lower housing portion)，来为夹紧导电件提供分隔的容腔(separatelodging)。带金属部件的防护板以使防护板的弹性部分与(faces away from)夹具分开而面对的方式而被引入夹具的壳体中。紧固装置被紧固在夹具上，以相应于紧固装置的运动而向下压带有金属部件的防护板。夹具的壳体空间可根据布置在上部和下部壳体中的或者在其中任一壳体中的导电件的尺寸的变化而被调节。当夹具的全部容量被导电件所利用时，在防护板表面的开口的设置，增大了螺纹接合。并且，该开口帮助将全部的拧紧力(tighteningload)直接传递到与防护板压配合的或者以插入模注塑的金属部件。这种组件为多个导电件的插入提供最高的可靠性和灵活性来取得一致的和更大的空间。

并且，防护板的弹性部分被固定到电气装置的外壳(casing)，以使防护板的弹性部分保持住夹具，即使紧固装置从夹具完全分离(disengaged)。当紧固装置从夹具分离时，由于弹性部分的存在，防护板返回它的初始位置。防护板的弹性部分被布置为与电气装置的外表面对齐(inline with)，以提供在紧固装置的运动过程中的进入防护(ingress protection)。防护板由非导电材料制成，该处防护板为U形防护板。夹具也连接有挡板(shutter)，用于下部壳体处的进入防护。

此外，每当两个具有不同横截面的导电件被放置和紧固在夹具的上部壳体内时，由于弹性部分提供的柔性，防护板连同金属部件根据导电件的布置而倾斜，从而施加足够的力来恰当地紧固这两个导电件。金属部件具有夹持轮廓，其提供一致的夹持同时紧固导电件，该处导电件包括电缆和母线。在根据要求将导电件插入夹具的上部和下部壳体部分或者其中任一壳体中之后，紧固装置被紧固到夹具上。当上部壳体中无连接装置时，紧固装置可将防护板向下移动，直到防护板恰当地接触固定连接件；当上部壳体中有连接装置时，紧固装置将防护板向下移动，直到防护板接触导电件进而紧固导电件。紧固装置包括有头螺钉(headed screw)和无头螺钉(non-headed screw)。

在另一优选实施例中，本发明涉及一种用于电气装置中多路连接端子的组件，其包括：形成有通孔和壳体的夹具，用于容纳和稳固多个导电件；紧固装置，被稳固于倚靠所述夹具中的通孔，用于导电件的紧固；连接夹(connecting clip)，具有上表面和下表面，上表面与紧固装置固定，下表面布置在夹具中；其中，连接夹的上表面和下表面通过弹性装置而连接，来使连接夹能够依照紧固装置的位置而压缩。

根据另一方面，本发明涉及一种电气装置，其包括配备有上述实施例中所描述的用于多路连接端子的组件的外壳。

附图说明

通过下面在附图中示出的仅作为说明性和非限制性示例的本发明具体实施例的描述，本发明的其它优点和特征变得更清楚明显。

图1A和1B显示用于断路器的常规的双通道端子，两者分别带有和不带有常用的连接件卡夹和盖。

图2显示根据本发明的一个示例实施例的、布置有金属部件的防护板的正轴侧视图；

图3A、3B和3C图示根据本发明的一个示例实施例，与外壳(casing)接合的用于多路连接端子的组件在全开和全闭状态；

图4显示根据本发明的一个实施例的连接夹。

图5A、5B和5C显示带有根据本发明的连接夹的组件在螺钉接合位置(engaged position)和分离位置(disengaged position)。

具体实施方式

为了简化对根据本发明的实施例的描述，端子组件将相应于附图中所示的插入位置进行说明，其中，用于将导电件连接到装置的通道是横向的用于水平插入，并且装置内部的导电件的紧固是通过从装置的上表面旋转螺钉来实施的。然而，应当理解，位置术语例如“水平的”、“顶部”、“底部”对本发明的对象绝无限制。并且，几何术语例如“正交的”等应按它们在机械方面的字意理解，即，容许有相应于严格的数学定义的偏差。一些用语可以用等同表达替换，并且要视它们所表征的技术特征中它们所限定的功能而考虑。

图2显示根据本发明的一个示例实施例的防护板10的正轴侧视图。防护板10为进入防护(ingress protection，IP)部件，其由非导电材料优选塑料而制成。防护板10的塑料部分12用作进入防护结构(防手指触摸(fingersafe)，IP20)，包括：用于与组件的螺钉5配合的配合部件14；和弹性部分16，当端子100布置有从装置的壳体2的顶部被紧固的螺钉105时，该弹性部分位于配合部件14上方。防护板10的上部(upper region)16被模制来形成弹性部分。优选是，防护板10被构造为U形结构，来为导电件提供更高容量上的灵活性，并且两侧16都形似弹簧(spring-like)，优选是具有Z形形状或者作为Z形元件来容许与配合部件14垂直的压缩。并且，防护板10的配合部件14布置有开口18，用于紧固装置105的插入。

防护板10还包括金属部件20，其适于将紧固装置的力传递到导电件，以避免所述导电件与螺钉105的直接接触。配合部件14优选为金属的，并且塑料部分12形成为使金属部件20能够被稳固和插入配合部件14中，例如通过模制的槽22。金属部件20也可压配合到防护板10。金属部件20在它的底表面设置有夹持轮廓24，其提供一致的夹持且给予必要的力度来恰当地保持导电件并紧固。

设置有上述防护板10的用于多路连接的组件端子(assembly terminal)100，可应用在电气装置，例如低压断路器，的壳体2的专用位置(dedicatedlocation)中，如图3所示。组件100包括：带金属部件20的防护板10、夹具103、紧固装置105和挡板108。带金属部件20的防护板10可被引入夹具103中，用以封闭夹具103的内表面，该处防护板10的弹性部分16与夹具103分开而面对。夹具103形成有导电件通道104，用来容纳和稳固导电件。夹具103的顶部可形成有螺纹孔，在该处紧固装置105可全部带有螺纹，而夹具103的底部可与用作进入防护(IP)结构的挡板108连接。

虽然这里紧固装置105表示为有头螺钉105，但是按照电气装置中的最大空间要求，紧固装置105可以是无头的。紧固装置105表现为圆柱形部件，其其长度带有或者不带有螺纹，在尖部115被倒角用以在完全分离状态下提供不受限制的力矩。并且，紧固装置105的尖部115穿过防护板10的弹性部分16中的开口18而与金属部件20相接触，从而使防护板10在导电件通道104内能够相应于紧固装置105的运动而运动。当夹具103的全部容量被导电件所利用从而帮助将全部的拧紧力直接传递到金属部件20时，防护板10中的开口18有助于紧固装置105在螺纹条件下的最大量的螺纹接合。

用于多路连接的整个组件端子100布置在电气装置的外壳2中。固定导电件(fixed conductor)6位于导电件通道104中，从而将该通道分为上部壳体部分104a和下部壳体部分104b，从而提供多通道特征。上部壳体部分104a和下部壳体部分104b使导电件例如电缆或母线能够与组装在电气装置的外壳2中的固定连接件6相接触。类似的组件可被保持在电气装置的两侧(twosides)，尤其是在电气装置的顶端和底端。

此外，上部和下部壳体部分104a、104b设计成提供分隔的容腔以夹紧多个导电件，并且，上部和下部壳体部分104a、104b中的空间都可灵活地调节来最优化顾客的需求。防护板10的弹性部分16布置成与电气装置的外表面对齐，用以在紧固装置105的运动过程中为上部壳体部分104a提供抗固体颗粒的进入防护(IP40)。

并且，弹性部分16的一端26固定到外壳2，用作弹性部分16的关于紧固装置105的运动的参考点。由于弹性部分16的一端26固定到外壳2，因而防护板10使夹具103保持在全开状态，即，紧固装置105与夹具103完全分离，如图3B所示。在这种状态下，弹性部分16处于正常位置(normalposition)来保持夹具103，从而在上部和下部壳体部分104a、104b中提供最大空间可用性用于多个导电件的插入。组件100的最大空间可用性可进一步根据客户需求而改变。

参考图3C，全闭状态被图示出。初始，紧固装置105被螺纹旋入夹具103，它首先将夹具103向上移动，使得下部壳体部分104b中的导电件即母线稳固地与固定连接件6接合。然后，紧固装置105的尖部115穿过配合部件14中的开口18而与基底部件20接触。当拧紧紧固装置105时，圆柱形的尖部115压迫位于夹具103内的防护板10，使防护板10相应于紧固装置105的运动而向下运动。

在上部壳体104a中没有导电件时的全闭状态下，紧固装置105使防护板10移动直到防护板触及固定连接件6。在这种状态下，弹性部分16处于被伸展位置(expanded position)而完全占据导电件通道104，从而提供最高的可靠性和灵活性来增强导电件之间的电接触。弹性部分16的伸展(expansion)是根据夹具103中的导电件通道104而设计的。防护板10中的这种弹性结构，给带有不同尺寸的导电件直径的端子组件100中的可用空间提供了灵活性。防护板10按照导电件的尺寸而伸长(elongate)或缩短(reduce)。由于防护板10中的弹性部分16的平衡，因而防护板10中的弹性结构也有助于上部壳体104a中的不同横截面的导电件的有效紧固。

当紧固装置被从夹具103旋开(unscrew)或者松开(loosen)时，防护板10返回到它的初始位置，在此图示了描绘根据本发明的一个示例实施例的组件100的紧固装置105与夹具103的螺纹接合(thread engagement)的横截面视图。在这种状态下，紧固装置105仍与夹具103接合，从而确保在上部壳体部分104a的最大空间而无需利用在下部壳体部分104b的任何额外空间。该组件还容许用户将紧固装置105从夹具103完全分离(disengage)，使紧固装置105被自由悬置来向下移动夹具103，从而在下部壳体部分104b中制造空隙(make gap)用于导电件的插入。即使紧固装置105被自由悬置，由于它的延伸的尖部115，因此它不会从外壳2中脱落，并且仍指向夹具103的通道104。这种用于多路连接端子的组件100简单、成本有效、并且被集成为单个部件。

现有的电气装置的一些壳体2由于例如缺少在弹性部件16的一端26前方的壁(wall)，因此可能不便用于前一(former)组件10的插入和应用。通过提供一种与防护板50一起制作为单个实体的端子组件200来修改本发明的前一实施例会是适当的。图4描述根据本发明的一个优选实施例的这种防护板50；所述防护板50近似连接夹7的设计。类似地，防护板50设置有弹性部件52和基底部件54。弹性部件52的、对立于基底部件54的一端56设置有适合于与紧固装置205配合的上部部件(upper part)58，而基底部件54被布置在夹具203内用于作用在导电件上。上部部件58包括带有用于紧固装置205的孔62的保持部分(hold portion)60，该保持部分设计为容纳台阶式的(stepped)或颈式的(necked)有头螺钉或者无头螺钉205。有利的是，由于上部部件58上的凸块(protrusion)64防止防护夹(protection clip)50向外倾斜，所以防护夹50在完全分离状态(full disengage condition)也得到壳体2的壁的支承和/或引导。基底部件54在底面中含有夹持轮廓66，以为导电件的紧固提供一致的夹持，并且基底部件可与允许进入防护部件组装在其上的用作挡板的装置相关联。

图5A描述根据本发明的、具有连接夹50的组件200，所述组件200布置在断路器的外壳2内。防护夹50的上部部件58连接到螺钉205的顶端，而下部部件54被布置在保持架203之间。在螺钉205的分离过程中，连接夹50处于正常位置。在螺钉205的拧紧过程中，连接夹压缩以适应(accommodate)螺钉205的长度；也可设计一种预紧(pre-loaded)状态。因此，在接合、分离和传送(transporting)过程中，防护夹50始终将螺钉205保持在所需的位置。由于一侧的这种弹性结构52，因此可使用一种台阶高度减小的螺钉205，这有助于使螺钉头部减小1.0至1.5毫米(mm)，从而减小/消除IPxxb防手指接触的危险。并且，在螺钉205处在位于夹具203中间的下部部件54之上时，该紧固装置205一致地压缩该连接。

当不同尺寸的连接件被布置在相同的上部容腔204a中时，连接夹50的底部54变倾斜来确保连接的充分紧固。一旦螺钉负载移除或者螺钉205分离，基底部件54重获它的初始位置来为另一套连接做好准备。由于这种灵活性，组件200在高紧固力矩的应用中不会被损害。

当螺钉205在完全分离状态时，根据本发明的组件端子200还提供与以常规的连接夹6为特征的端子组件所提供的相同的最大的上部容腔204a，但是当螺钉205被初始地拧紧一或两周(rotation)时，由于在初始拧紧过程中防护板50的弹性部件52的回弹效应(spring back effect)，使得上部容腔204a近似地增加1.0至1.5毫米。显示在旋进(screw-in)与分离之间的高度上的差异的两个位置，在图5B和5C中示出。由于弹性装置52提供高度上的变化，因此连接夹50适应高度上的这种变化。

对本发明的优选实施例所做的上述描述仅为示意和说明，其并非完全列举或者意欲将本发明限制为精确的形式。具体来说，所公开的一些组合中的特征可被单独地使用或者由它们的等同物替代，并且第一实施例的特征可与第二实施例的其它特征进行组合使用，反之亦然；许多修改、变型对于本领域技术从业者是显而易见的，而本发明的范围通过权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种用于电气装置中多路连接的端子组件(100，200)，包括：

-夹具(103，203)，确定出用于容纳和稳固多个导电件的通道(104，204)，并且形成有孔；

-与夹具(103，203)配合的紧固装置(105，205)，包括在圆柱形部件的一端的尖部(115，215)，该尖部能够穿入夹具(103，203)的所述孔；

-防护板(10，50)，包括：基底部件(20，54)，适于进入夹具(103，203)的通道(104，204)中；从基底部件(20，54)延伸出来并且基本与所述基底部件正交的弹性部分(12，52)；带有用于紧固装置(105，205)的孔(18，62)的配合部件(14，58)，所述配合部件(14，58)基本平行于所述基底部件(20，54)并且连接到所述弹性部分(12，52)；

-其中，当组装所述端子组件(100，200)时，所述紧固装置(105，205)的圆柱形部件穿过夹具(103，203)和配合部件(14，58)的孔(18，62)，所述紧固装置(105，205)的圆柱形部件基本平行于所述弹性部分(12，52)，所述紧固装置(105，205)的尖部(115，215)与位于所述夹具(103，203)的通道(104，204)内部的基底部件(20，54)相毗邻，所述紧固装置(105，205)能够相对于所述弹性部分(12，52)而运动，使得由所述尖部(115，215)施加在基底部件(20，54)上的压力可以改变，从而所述夹具(103，203)的通道(104，204)被调节来适应尺度变化。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述基底部件(20，54)在与紧固装置(105，205)的尖部(115，215)相反的表面设置具有夹持轮廓(24，66)。

3.根据权利要求1或2所述的组件，还包括连接到夹具(103，203)的用于进入防护的挡板(108)。

4.根据权利要求1或2所述的组件，其中，弹性部分(12，52)包括压缩力平行于紧固装置(105，205)的圆柱形部件的Z形弹簧。

5.根据权利要求1所述的组件，其中，基底部件(20)和配合部件(14)位于弹性部分(12)的同一端。

6.根据权利要求5所述的组件，其中，弹性部分(12)和配合部件(14)由非导电材料制成，而基底部件(20)由导电材料制成。

7.根据权利要求5或6所述的组件，其中，防护板(10)为U形，并且带有两个基本相同的、对立于配合部件(14)的两边的弹性部分(12)。

8.根据权利要求1或2所述的端子组件，其中，配合部件(58)和基底部件(54)被连接到弹性部分(52)的两端，从而形成U形。

9.一种电气装置，包括：外壳(2)，配备有根据上述权利要求中的任一项所述的端子组件(100，200)；位于所述端子组件(100，200)的夹具(103，203)的通道(104，204)内的固定导电件(6)。

10.一种电气装置，包括配备有根据权利要求5至7中的任一项所述的端子组件(100)的壳体(2)，其中，端子组件(100)的弹性部件(12)的与防护板(10)的配合部件(14)相反的一端与所述壳体(2)的固定部件相接触。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，防护板(10，50)的弹性部分(12，52)布置为与电气装置的外表面对齐，以在紧固装置(105，205)的运动过程中提供进入防护。